不同血液透析模式对维持性血液透析患者成纤维生长因子23、Klotho蛋白及钙磷代谢的影响

姚雅茹,霍 迪,陈卫东,刘 磊

0 引言

慢性肾脏病(Chronic kidney disease,CKD)是一种无法治愈的慢性进展性疾病,发病率和死亡率高,慢性肾脏病终末期会产生累及全身多系统的病理现象,慢性肾脏病-矿物质和骨异常(Chronic kidney disease-mineral and bone disorder,CKD-MBD)是其主要临床表现。CKD-MBD是一种全身性疾病,包括血钙(Calcium,Ca)和血磷(Phosphorus,P)调节障碍、继发性甲状旁腺功能亢进症(Secondary hyperparathyroidism,SHPT)及酸碱失衡等因素而引起的全身性骨痛、骨变形、病理性骨折、肌无力和血管钙化等骨代谢异常。

有报道,全球CKD的患病率约为13.4%(11.7%～15.1%),其中需要进行肾脏替代治疗(Kidney replacement therapy,KRT)的终末期肾病(End-stage renal disease,ESRD)患者数量大约为490.2万～708.3万[1]。随着医疗条件的进步,接受治疗的ESRD的患病率不断增加,收入水平较高的国家ESRD患病率更高[2],提示有效的KRT可降低ESRD患者死亡率。在大多数国家,透析是主要的KRT,血液透析是最常见的方式,维持性血液透析治疗的患者得益于不断进步的血液透析技术,疾病进展得以延缓,生存期也越来越长,但血液透析患者生活质量差,血液透析相关并发症多,给社会造成了巨大的负担[3]。不同的血液透析模式影响全球ESRD生存结果,KRT是治疗ESRD的主要手段。临床治疗中如何有效维持患者钙磷代谢稳定,以减轻患者CKD-MBD症状及血液透析相关并发症是近年来的研究热点。相关研究表明,成纤维生长因子23 (Fibroblast growth factor 23,FGF-23)及Klotho蛋白在肾脏矿物质代谢中起着至关重要的作用[4],为此,本研究目的在于通过观察各种血液透析组合模式对维持性血液透析患者FGF-23、Klotho蛋白、碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase,ALP)、Ca、P、甲状旁腺激素(Parathyroid hormone,PTH)等指标的影响,探讨如何通过调整血液透析组合模式,降低维持性血液透析(Maintenance hemodialysis,MHD)患者CKD-MBD发病率。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2020年11月至2022年4月蚌埠医学院第一附属医院肾内科血液净化中心慢性肾脏病5期、MHD患者117例,研究已获得本院伦理委员会批准(伦科批字[2020]第117号)。根据血液透析组合模式的不同,将其分为血液透析(HD)组(n=30)、血液透析+血液透析滤过(HD+HDF)组(n=42)、血液透析+血液透析滤过+血液灌流(HD+HDF+HP)组(n=45)。三组患者性别、年龄、透析龄、BMI及原发疾病等差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 三组患者一般资料比较

纳入标准：①依据《肾脏病学》中的诊断标准,已诊断为慢性肾脏病5期,接受血液透析治疗时间>6个月,有稳定的血管通络;②治疗频率≥3次/周;③年龄>18岁;④签署知情同意。排除标准：①合并重度贫血、感染性疾病、恶性肿瘤等;②出现严重心力衰竭;③已切除甲状旁腺;④合并自身免疫性疾病;⑤存在精神疾病或因其他原因无法配合检查。

1.2 方法 三组患者均常规应用碳酸钙、活性维生素D制剂等药物治疗,并叮嘱患者低磷饮食。HD组采取单纯HD(3次/周)治疗,使用Fresenius公司、GAMBRO公司生产的透析机和Fresenius Fx10透析滤过器进行治疗;HD+HDF组采取HD(2次/周)联合HDF(1次/周)治疗,使用Fresenius公司生产的5008S型透析滤过机和Fresenius Fx80透析滤过器;HD+HDF+HP组采取HD(2次/周)联合HDF(1次/2周)及HP(1次/2周)治疗,使用Fresenius公司生产的透析机和珠海健帆生物科技公司生产的HA130灌流器,联合治疗2 h后将灌流器去除,再单独进行2 h透析治疗。每周进行3次透析,每次透析时长4 h。

1.3 观察指标 于患者入组前及治疗6个月后,分别采集约5 ml空腹静脉血,检测血清ALP、Ca、P、PTH、肌酐(Serum creatinine,Scr)、尿素氮(Blood urea nitrogen,BUN) 等指标。FGF-23、Klotho蛋白检测均使用酶联免疫吸附法(ELISA),试剂盒购自上海优选生物有限公司。

2 结果

2.1 三组患者治疗前指标比较 治疗前,三组患者FGF-23、Klotho、ALP、Ca、P、PTH、Scr、BUN水平比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。

2.2 三组患者治疗6个月后指标比较 组内比较：三组治疗后血Ca水平对比治疗前差异无统计学意义(P>0.05);三组BUN、Scr值较治疗前均明显降低(P<0.05);HD组FGF-23、Klotho、ALP、P、PTH水平较治疗前差异无统计学意义(P>0.05);与治疗前相比,HD+HDF组和HD+HDF+HP组的FGF-23、ALP、P和PTH水平均明显下降,Klotho水平明显上升,差异有统计学意义(P<0.05)。见表2。

组间比较：三组BUN、Scr水平的差异无统计学意义(P>0.05)。与HD组比较,HD+HDF组及HD+HDF+HP组FGF-23、ALP、PTH、P水平均明显降低,Klotho水平均明显升高,差异有统计学意义(P<0.05);与HD+HDF组比较,HD+HDF+HP组FGF-23、P、PTH水平降低,Klotho水平升高,差异有统计学意义(P<0.05)。见表2。

表2 三组患者不同治疗方式前后临床指标比较

3 讨论

引起CKD的原因是多方面的,主要的病理生理学特点是功能性肾单位数量的逐渐减少,最终发展为终末期肾病(ESRD)。肾单位数量的减少会激活FGF-23-αKlotho内分泌轴,FGF-23是一种主要由骨细胞产生和分泌的激素,在肾脏中,FGF-23的生理功能通过与成纤维细胞生长因子受体(Fibroblast growth factor receptor,FGFRs)及其特异性共受体Klotho的结合来介导[5]。FGF-23通过激活FGFR1-Klotho复合物来减少肾脏磷酸盐的重吸收。FGFR1-Klotho复合物的活化可抑制II型钠依赖性磷酸转运蛋白NaPi-2a和NaPi-2c的表达和活性,从而增加肾脏磷酸盐的排泄。在CKD早期,FGF-23循环水平上升是必要的,以抵消磷酸盐潴留,并通过降低肾脏磷酸盐的重吸收,使血清磷酸盐维持正常水平。FGF-23还抑制1α-羟化酶[生产1,25(OH)2D3的关键酶],并下调PTH的分泌和合成[6],因此,FGF-23不仅使尿P排泄增加,而且通过降低1,25(OH)2D3的产生,间接地抑制肠道对P的吸收。ESRD中,这些代偿机制失效,FGF-23的磷酸盐作用不能再维持正常的血清钙磷代谢,肾性Klotho缺乏也会降低FGF-23对FGFR1的亲和力,继而抑制FGF-23介导的磷酸盐重吸收[7],导致血P循环超负荷,PTH还可反馈于骨细胞,直接增加FGF-23的分泌。FGF-23和矿物质稳态失稳,又会推动FGF-23进一步增加,最终表现出ESRD的明显高磷血症及FGF-23过量。

Klotho蛋白有抗氧化应激、抑制细胞衰老、延长寿命并防止组织损伤的作用[8]。血液中的可溶性Klotho因各种病因而降低,包括肾小球和肾小管间质疾病。由于可溶性Klotho的主要来源是肾脏,所以循环的Klotho水平会由于CKD的进展而明显下降[9],FGF-23也会通过直接和间接机制加剧Klotho的减少[10]。

目前的肾脏病诊断主要依赖于肾小球滤过率(Estimated glomerular filtration rate,eGFR)和尿白蛋白及肌酐比值。因此,在早期CKD诊断中会出现盲点,尽管肾脏损害仍在继续,但eGFR和尿白蛋白未高于异常阈值。血P、FGF-23、PTH、ALP的水平随着CKD病情进展逐渐升高,Ca、eGFR、Klotho水平逐渐降低,但FGF-23和Klotho水平在早期CKD(第2阶段),即血清磷酸盐水平和PTH未紊乱时已开始出现异常。有研究表明,FGF-23水平升高是CKD初始阶段中矿物质代谢紊乱的较早期生物标志物,FGF-23的代偿性增加是高死亡率和病程发展为ESRD的强有力预测因素[11]。相关流行病学研究证实,肾脏中Klotho减少与eGFR减少呈正相关,Klotho消耗提示疾病进展及血管钙化发展[12]。研究表明,增加SHPT大鼠Klotho水平,可降低甲状旁腺细胞中PTH的分泌,抑制增殖,减少钙化,并抑制了ALP活性[6]。因此,本研究以不同血液透析组合方式对FGF-23及Klotho的影响为切入点,旨在为治疗CKD和ESRD患者增加新思路。

针对目前ESRD患者钙磷代谢紊乱的问题,主要有降低磷的摄入、应用降磷药物、行甲状旁腺切除术及选择合适的血液透析方式等解决办法。但是患者难以每天精准计算磷摄入量,且药物降磷治疗仅在疾病初期效果明显,随着病情发展,患者对药物逐渐耐受后,药物疗效也会越来越差。甲状旁腺切除术也存在术后低血钙、喉返神经损伤、复发等风险,现临床治疗上主要采取血液透析以清除磷相关代谢产物。随着MHD患者逐年增多,如何提高血液透析质量,以减少矿物质代谢紊乱、血管钙化等透析相关并发症越来越为临床工作者所重视。尽管维持性HD治疗广泛用于全球ESRD患者,但具体实施在各国及各地区仍然存在很大差异[13]。本研究主要观察不同组合模式血液透析方式的ESRD患者治疗前后的钙磷代谢相关指标变化。

HD是ESRD患者的基本且常用的疗法,利用半透膜的原理,在膜两侧溶质渗透、浓度和水压梯度等作用下,可有效清除蓄积在血液内的Scr、BUN等毒素以及多余的水分。但是HD透析膜的孔径很小,超滤系数低,只能通过相对分子量在500 D以下的物质,即仅可清除小分子和少量的中分子毒素,而对中、大分子的毒素清除率很低[14]。本研究也证实,单纯HD治疗6个月后,可明显降低ESRD患者Scr、BUN水平,但对FGF-23、P、PTH及ALP清除效果不佳,且HD组Klotho水平明显下降。单纯HD治疗无法清除的中大分子毒素会诱发新的毒素出现,CKD中Klotho表达降低不仅仅是由于肾脏活组织的丢失,还可归因于炎性细胞因子和尿毒症毒素如硫酸吲哚酚对Klotho基因启动子的高甲基化或去乙酰化[15],晚期肾功能逐渐丧失与肾Klotho缺乏也会进一步降低肾脏磷酸盐排泄,进而导致患者出现SHPT等并发症[16],不但会降低患者生活质量,还会影响患者的生存周期。

HDF联合了血液透析和血液滤过的优势,在HD的基础上增加了对流的过程[17],使用高通量血液透析器模拟肾小球滤过和肾小管重吸收的正常生理过程,通过对流以净化患者血液中含有中分子毒素的液体,然后补充一定的水、电解质和碱基等,保证透析时血流动力学更稳定[18]。通过高渗透膜对中分子及部分大分子尿毒症毒素的清除效率较高。本次试验中,HD+HDF组对FGF-23、ALP、P及PTH等因子相比单纯HD组有更好的清除效果。其有助于减少透析相关病理改变,如淀粉样变性和加速动脉粥样硬化。另有研究指出,HDF与瘦素的清除、保留肌肉质量和增加蛋白质摄入量有关,HDF可以帮助防止蛋白质能量消耗[19],但由于检测条件的限制,本试验未开展进一步研究。

HP是将患者的血流经过体外循环流入血液灌流器内,其吸附剂孔径约为13～15 mm,通过吸附作用,可以净化患者体内经单纯血液透析无法去除的内源性和外源性毒素、炎症介质及代谢废物,尤其对蛋白结合类毒素的净化效果好,包括分子量为32 000 D的多肽激素FGF-23等大分子物质[20]。但单纯HP无法平衡水及电解质,因此,本研究中HP通过与HD及HDF联用弥补其不足,实现优势互补。HD+HDF+HP治疗不仅对Scr、BUN清除效果好,对FGF-23、ALP、P及PTH等大中分子物质的清除优势更明显,HP因其灌流器的吸附容量大、吸附速率高,清除效果更优于HD及HD+HDF。本研究表明,相较于HD+HDF治疗,HD+HDF+HP治疗后,FGF-23、P、PTH水平下降更明显,同时,HD+HDF+HP治疗6个月后,患者Klotho蛋白水平亦明显升高。3种不同血液透析治疗方式对Ca水平影响较小,可能与患者定期口服活性维生素D或含钙的降磷药物有关。

本研究结果显示,3种血液透析组合模式中,HD+HDF或HD+HDF+HP治疗6个月,对与钙磷代谢有显著正相关的FGF-23的清除效果比单纯HD组更好,同时,降低ALP、P及PTH,提高MHD患者Klotho蛋白水平,且HD+HDF+HP治疗效果最佳。其操作简单、方便,能更好地调节钙磷代谢,减少CKD-MBD发病率,有助于延长MHD患者生存时间,提升生活质量,值得临床借鉴应用。